پاورپوینت بررسی مدیریت سیلاب دشت
 
بخشی از مطلب
تعریف سیلاب دشت و هدف از مدیریت آن
سیلاب دشت به اراضی مسطح اطراف رودخانه گفته می شود که در دوره های طغیان رودخانه به زیر آب فرو می روند. بنابراین دشت سیلابی سطحی نسبتاً با شیب اندک دارد که بخش اعظمی از کف یک دره را اشغال می کند و در کناره های رودخانه قرار می گیرد و از رسوبات آبرفتی که در دوره های طغیان رودخانه گذاشته می شوند تشکیل شده است. دشت سیلابی یک لندفرم رسوبی- فرسایشی است.
هدف از مدیریت سیلاب دشت به حداکثر رساندن بهره گیری از سیلاب دشت ها و به حداقل رساندن تلفات انسانی و خسارات مالی در مناطق مسکونی است.
 
در خلال یا پس از یک بارندگی شدید ، مقدار دبی رودخانه به سرعت افزایش یافته و درنتیجه آب از بستر عادی خود سر ریز نموده و دشت سیلابی و مناطق اطراف را دربر می‌گیرد. با بررسی دشت سیلابی قدیمی و آبرفت های آن ، شاید بتوان با درجه‌ای از تقریب احتمال وقوع و بزرگی سیل های آتی منطقه را مشخص کرد. اصولاً بزرگی سیل ها و تکرار آنها در طول زمان تابع شدت بارندگی ، نفوذپذیری زمین و وضع توپوگرافی منطقه است. 
البته امروزه به دلیل دخالت های بی رویه در بسیاری نقاط که قبلاً سیل نمی‌آمده ، طغیانهای بزرگی مشاهده می‌شود. فعالیت بشر به چند صورت احتمال وقوع سیل را افزایش می‌دهد. از آن جمله می‌توان به ساختمان سازی در دشت سیلابی رود که مستلزم اشغال بخش هایی از آن است و باعث کاهش ظرفیت طبیعی رود می‌شود، اشاره کرد. به این ترتیب محدوده‌ای از دشت سیلابی که در زمان طغیان زیر آب می‌رود،  گسترده تر می‌گردد. 
شهر سازی ها و حذف گیاهان باعث کاهش مقدار آب نفوذی و افزایش آب سطحی می‌شود. حجم زیاد آب از یک طرف بر برزگی طغیان می‌افزاید و از طرفی با افزایش فرسایش ، رسوباتی به وجود می‌آورد که با برجای گذاشتن آنها ظرفیت بستر اصلی رود کاهش می‌یابد. موارد پیش معمولاً تاثیر تدریجی دارند، ولی سیل های ناگهانی و فاجعه آمیز اغلب بر اثر تخریب سدها و بندها ، ایجاد می‌شوند. 
سیل و سیلاب دشت
سیل بخشی از چرخه هیدرولوژیکی طبیعی زمین است.
این چرخه تعادلی بین آب موجود در هوا و آب روی سطح زمین ایجاد می کند.
خارج شدن این چرخه از تعادل منجر به سیل می شود.
 
سیلاب دشت ها انواع مختلفی دارند که به نوع سیل رخ داده در منطقه بستگی دارند. سیلاب دشت ها با دوره بازگشت سیلابی که آنها را زیر آب برد، متمایز می شوند. به طور مثال سیلاب دشت 10 ساله با سیل با دوره بازگشت 10 سال زیر آب می رود.
بیشتر سیل ها به یکی از سه صورت زیر رخ می دهند:
1-  Riverine flooding  
2-  Coastal flooding 
3-  Shallow flooding
 
 
       سیلاب دشت و حوضه رودخانه
Riverine flooding
 
1- Flash flood (سیل های ناگهانی)                Hilly areas ((مناطق کوهستانی
 
 
 
2- Overbank flood             More rain or snowmelt
 
Flash flooding
طوفان شدید همراه با بارش زیاد در مدت زمان کوتاه 
رخ دادن سریع   +     پایان یافتن سریع
مناطق با شیب تند و دره های باریک                    آسیب پذیر
در مناطق کوهستانی جریان با سرعت بالا و زمان هشدار کم Flash flooding بسیار خطرناک و مخرب هستند.
Flash flooding همچنین می تواند ناشی از شکست سد، بندهای یخی(ice jam) و یا خراب شدن Debris dam باشد.
Flash flooding عامل اول مرگ و میر ناشی از سیل در آمریکا محسوب می شود(570 کشته در اثر 4 Flash flooding در یک دوره 5 ساله)
 
Riverine erosion (فرسایش سواحل رودخانه)
در رودخانه های مارپیچ (Meander) فرسایش کناره ها زیاد اتفاقمی افتد و در طرف داخل مئاندر نیز رسوبگذاری انجام می شود. 
فرسایش باعث تغییر شکل کانال می شود که در مواقع سیلابی به دلیل سرعت بالای جریان و نیروی زیاد آن این تغییرات بیشتر می شود.
 
 
Coastal flooding
توسعه زندگی در ساحل رودخانه ها انسان را با دو مشکل روبرو می کند که 
در حاشیه رودخانه ها با آنها روبرو نیست:
طوفان های ساحلی (Coastal storms) و فرسایش ساحلی (Coastal erosion).
بعضی سواحل مانند سواحل اقیانوس آرام و دریای کارائیب با خطر سومی به نام سونامی (Tsunamis) روبرو هستند.
Coastal storms
طوفان های سخت عامل ایجاد سیل های ساحلی (Coastal floods) هستند.
بادهای شدید طولانی مدت و تغییرات فشار هوا موج های مخرب با ارتفاع چندین متر را ایجاد می کنند.
در اقیانوس های باز، بزرگی سیل با جزر و مد تغییر می کند. در بالا آمدن سطح آب اقیانوس در مواقع مد بزرگ سیل های بزرگتری رخ می دهد.
طوفان های ساحلی بزرگ شدیداً شکل کلی ساحل را تغییر می دهند و سیلاب دشت های ماسه ای ساحلی تشکیل می دهند که مکان نامناسبی برای توسعه و زندگی است.
Coastal erosion
فرسایش ساحلی طولانی مدت یکی دیگر از فرایندهای طبیعی است که در سواحل اتفاق می افتد. فرسایش ساحلی فرایند پیچیده ای است که شامل فاکتورهای طبیعی و انسانی می شود.
فاکتورهای طبیعی شامل منابع شن و ماسه، اندازه و غلظت ماسه، تغییرات سطح آب و اثر امواج و جریان و جزر و مد و باد می باشد. این فاکتور ها نشان می دهد که خط ساحلی عقب می رود یا به همان صورت باقی می ماند.
فعالیت های انسانی هم مثل ساخت آبشکن ها (Groins)، دیوارهای دریایی (Sea walls)، لایروبی کانال ها و قرار دادن کیسه های شن با تغییر سیستم طبیعی به فرسایش ساحلی کمک می کند.
 
سونامی (Tsunami)
موج هایی کشنده (Tidal waves) با ارتفاعی تا حدود 100 فوت یا بیشتر (در ساحل) که به علت زمین لرزه یا آتشفشان در زیر آب بوقوع می پیوندد.
سونامی معمولاً در سواحل اقیانوس آرام اتفاق می افتد ولی در سواحل دریای کارائیب منجر به وقوع سیل می شود و از آنجا که در هوای آفتابی نیز اتفاق می افتد مردم را غافلگیر می کند.
 
Lake flooding
در سواحل دریاچه های بزرگ همانند سواحل اقانوس ها سیلاب حاصل از طوفان های شدید اتفاق می افتد.
 
FEMA (The Federal Emergency Management Agency) نقشه سیلاب های دریاچه های بزرگ را تهیه کرده است.
 
Shallow flooding
این گونه سیل ها در مناطق مسطح و بدون کانال و زهکش مناسب رخمی دهد.
معضلات این سیلاب ها به سه دسته تقسیم می شود:
          جریان ورقه ای(Sheet flow)
         گودال های آب (Ponding)
          زهکشی شهری (Urban drainage)
 
جریان ورقه ای(Sheet flow)
در جاهایی که کانال های نامناسب وجود دارد یا اصلاً کانالی وجود ندارد، سیلاب در منطقه وسیعی با یک عمق ثابت بخش می شود که به این حالت Sheet flow گفته می شود.
Sheet flow معمولاً پس از بارندگی شدید یا طولانی مدت که باراننمی تواند در زمین نفوذ کند، بوقوع می پیوندد.
در Sheet flow سیلاب در سراشیبی حرکت می کند و منطقه وسیعی را پوشش می دهد.
Ponding
در بعضی از مناطق صاف، رواناب حاصل از باران در گودالی (Depressions) جمع می شود و اثری مانند یک تالاب را ایجاد می کند.
این گونه سیلاب ها جریان پیدا نمی کنند و در تالاب های موقت باقی می مانند تا زمانیکه در خاک نفوذ کنند و یا بخار شوند و یا از محل پمپاژ شوند.
Ponding در مناطق زیر مشکل ایجاد می کنند:
1- مناطق سردسیر که یخچال ها گودال ها را می پوشانند.
2- غارها
3- محل هایی که خروجی آبگذرها توسط جاده یا راه آهن مسدود شده است (مناطق شهری).
نمونه هایی از Ponding
زهکشی شهری (Urban drainage)
سیستم زهکشی شهری شامل جوی ها(Ditches)، شبکه های فاضلاب (Storm sewers)، حوضچه های نگهداری (Retention ponds) و دیگر امکانات برای جمع آوری رواناب و حمل آنها به دریاچه ها یا اقیانوس ها ساخته شده است.
سیستم های زهکشی شهری برای جمع آوری آب سطحی در طی یک طوفان 10 ساله طراحی می شوند. در نتیجه در اثر طوفان های بزرگتر آب از شبکه بالا می زند و شاهد سیلاب کم عمق (Shallow flood) خواهیم بود.
یکی از مشکلات در رابطه با زهکشی شهری در سیلاب دشتهایی مسطحی که زهکشی طبیعی خوبی ندارند و با گوره حفاظت شده رخ می دهد. خصوصاً در مواردی که گوره های جریان آب به رودخانه را مسدود می کنند. به منظور زهکشی این مناطق کانال های زهکش ساخته می شوند و آب به پشت گوره ها پمپ می شود که اغلب این سیستم ها توانایی پمپ آب در  بارندگی های سنگین و طوفان های شدید را ندارند.
خطرات سیل های ویژه (Special flood hazards)
چهار مورد از مهمترین خطرات سیل های ویژه به صورت زیر است:
              مسیرهای جریان نامشخص (Uncertain flow paths)
              شکست سدها (Dam breaks)
              قطعات یخی (Ice jams)
              جریان های با گل و لای (Mudflows)
 
مسیرهای جریان نامشخص (Uncertain flow paths)
مقطع فرسایش رودخانه مشخص می کند که تغییرات در فرم رودخانه یا به تدریج انجام می شود و یا بعد از یک سیل عظیم و نادر رخ می دهد.
برای مثال در مناطق کوهستانی جریان سیل با سرعت بالا رسوبات را با خود حمل می کند و در پایین دره که سرعت گسترش سیل کاهش می یابد، جریان ورقه ای (Sheet flow) صورت می گیرد و رسوبات در محلی به نام مخروط افکنه (Alluvial fan) برجای می ماند.
شکل صفحه بعد کانال های متعدد یک مخروط افکنه را نشان می دهد که ممکن است در سیل بعدی کانال ها مکان های متفاوتی داشته باشند که این حاکی از مسیرهای نامشخص در جریان های سیلی دارد.
نمایی از مخروط افکنه و آبراهه های بالادست آن
شکست سد (Dam break)
شکست سد، سیل های بسیار خطرناک با سرعت و حجم آب بسیار بالا تولید می کند.
شکست سد معمولاً بعد از اولین نشانه های آشکار شکست اتفاق می افتد و زمان برای تخلیه محل نیز کم است و یا اصلاً وجود ندارد.
سه دلیل برای شکست سد وجود دارد:
1- شکست فونداسیون در اثر تراوش (Seepage)، نشست (Settling) و زلزله
2- مشکل در طراحی، ساخت، مصالح به کار رفته و یا بهره برداری سد
3- سیل با ظرفیت بیشتر از سرریز سد
نمونه هایی از شکست سد
قطعات یخ (Ice jams)
سیل های حاصل از تکه های یخ (Ice jams flooding) اصولاً در مواقع گرمای ناگهانی هوا در منطقه و یا بارش بر روی رودخانه های یخ زده (Frozen rivers) و یا هر جایی که چرخه سریع ذوب و یخ زدن وجود دارد رخ می دهد.
اثرات مخرب یخ های شناور
یخ های شناور سه خطر را به همراه دارند:
1- سیل های ناگهانی مناطق بالادست یخ ها معمولاً در روزهای صاف و بدون هیچ گونه هشداری رخ می دهند.
جریان های با گل و لای (Mudflows)
جریان گلی (Mudflow) نوعی زمین لغزش حاصل از اشباع زمین توسط رواناب بعد از بارندگی سنگین و یا ذوب برف شدید در یک منطقه نیمه خشک است. در این موارد خاک خشک تبدیل به محلولی گل آلود می شود و  در سراشیبی به حرکت در می آید و باعث فرسایش شدید کانال می شود.
عملکرد مؤثر سیلاب دشت
سیلاب دشت ها باعث ایجاد محیطی زیبا می شوند. بعضی از عملکرد های مهم سیلاب دشت کاهش تعداد و شدت سیل، کمک به جمع آوری رواناب سطحی، کاهش آلودگی آب می باشد.
به عنوان مثال با کاهش سرعت سیلاب، رسوبات ته نشین می شوند و این به بالا بردن کیفیت آب کمک می کند. پوشش گیاهی نیز به فیلتر کردن ناخالصی ها کمک می کند.
کاربرد سیلاب دشت ها به سه دسته تقسیم می شوند:
1-منابع آب (Water resources) 2- منابع زنده (Living resources) 3- منابع اجتماعی (Societal resources)
کنترل سیل و فرسایش(Natural flood and erosion control )
سیلاب دشت ها با ذخیره سیل و انتقال آن، کاهش سرعت و پیک سیل و مهار رسوب گذاری در کنترل سیل و فرسایش ناشی از آن کمک شایانیمی کند.
همانطور که گفته شد کنترل طبیعی سیل و فرسایش آن بوسیله فیلتر مواد زائد و مغذی از رواناب و تعدیل نوسانات دما به افزایش کیفیت آب کمکمی کند.
این کنترل همچنین در بالا بردن سطح آب های زیرزمینی از طریق نفوذ آب و تزریق به سفره های آّب و با کاهش فراوانی و طول مدت جریان های سطحی کم نقش دارد.
 
منابع و کاربرد بیولوژیک (Biologic resources and functions)
1- افزایش بهره وری بیولوژیک با کمک به نرخ رشد بالای پوشش گیاهی که این به یکپارچگی اکوسیستم منطقه کمک می کند.
2- تأمین زیستگاه خوب برای آبزیان و حیات وحش با تقویت و تغذیه زمین
3- کمک به ساخت زیستگاه برای پرندگان آبی و گونه های نادر و در خطر انقراض
منابع و کاربرد اجتماعی (Societal resources and functions)
1- ایجاد فضاهای مناسب برای تفریح با هزینه کم
2- استفاده از زمین های غنی شده سیلاب دشت برای کشاورزی
3- استفاده از سیلاب دشت برای مطالعات علمی و آموزش در فضای باز که فضایی برای مطالعات زیست محیطی فراهم می کند.
این منابع طبیعی و عملکرد آن باعث بالا بردن کیفیت زندگی می شود که کمتر به آن بها داده می شود. با تبدیل سیلاب دشت ها از مناطق دارای مشکل به دارایی های با ارزش افزوده می توان کیفیت زندگی مردم یک جامعه را بهبود بخشید.
 
نمونه ای از کاربری های سیلاب دشت
توسعه سیلاب دشت ها (Floodplain development)
در طی زمان سیلاب دشت ها بوسیله سیل ها و فرایند فرسایش و رسوبگذاری به طور متمادی تغییر شکل می دهند. اخیراً فعالیت های انسان نیز باعث تغییراتی در سیلاب دشت ها و اثراتی بر پایین دست آن شده است.
از گذشته مردم مکان های نزدیک آب را برای زندگی، صنعت، تجارت و تفریح انتخاب می کردند. به علاوه این مناطق دارای خاکی حاصلخیز است که برای فعالیت های کشاورزی نیز بسیار مناسب است. 
به خاطر توسعه زندگی و صنعت در سیلاب دشت ها امروزه بخش اعظمی از این جوامع در معرض خطر سیل قرار دارند.
 
دو مشکل عمده ناشی از توسعه زندگی در سیلاب دشت ها:
1- توسعه باعث تغییر در فرم سیلاب دشت ها و بالا بردن امکان سیل می شود.
2- خطر تخریب ساختمان ها و زیرساخت ها بوسیله سیل
سه مورد از تأثیرات منفی توسعه زندگی بر سیل و سیلاب دشت در اینجا بحث می شود:
1- سیلاب دشت های رودخانه ای(Riverine floodplains)
2- حوضه های آبریز (Watersheds)
3- سواحل (Coasts)
سیلاب دشت های رودخانه ای(Riverine floodplains)
جابجایی کانال و یا ساخت پل و کالورت با عرض کوچک بارزترین تأثیر را در سیل های رودخانه ای دارند.
ساخت و ساز و خاکریزی در سیلاب دشت ها مانع عبور آب یا انحراف آب به دیگر مناطق می شود. گوره ها  و دایک ها بهترین نمونه از این ساخت و ساز ها هستند.
حوضه های آبریز (Watersheds)
توسعه و ساخت و ساز در حوضه های آبریز رودخانه ها بر روی رواناب سطحی و ذوب برف تأثیرگذار است.
ساختمان ها جایگزین پوشش گیاهی می شوند و بدین صورت است که در یک محیط طبیعی با پوشش گیاهی حدود 90 درصد آب حاصل از باران به زمین نفوذ می کند ولی در یک منطقه شهری حدود 90 درصد آب حاصل از باران به صورت رواناب جاری می شود.
تأثیر توسعه بر رواناب حوضه آبریز
 
شهرنشینی دینامیک سیل را تغییر میدهد. سیستم زهکشی شهری جریان سیل را سرعت می بخشد. پس شهرنشینی منتج به ایجاد رواناب با سرعت بیشتر می گردد. بنابراین یک رگبار 10 ساله ممکن است روانابی معادل رگبار 25 ساله تولید کند که از ظرفیت سیستم زهکشی خارج است.
شهرنشینی همچنین زمانبندی جریان در شاخه های فرعی را نیز تغییرمی دهد.  اگر یکی از زیرحوضه ها زودتر از سایر زیرحوضه ها توسعه یابد، سیل در آن شاخه زودتر به شاخه اصلی می رسد و پیک زیرحوضه با بقیه تفاوت می کند که همین عاملی برای افزایش سیل در پایین دست می شود.
سواحل (Coasts)
توسعه ساحلی به طور مشابه بر دینامیک سیلاب ساحلی اثرگذار است. برداشت ماسه سواحل و موانع طبیعی در سواحل باعث افزایش نیروی سیل می شود و نواحی داخلی را در معرض خطر سیل قرار می دهد.
فرسایش ساحلی تحت تأثیر ساخت کانال های کشتیرانی، موج شکن ها، اسکله ها و استخراج شن و ماسه می باشد.
ساخت موانع و دیوارهای ساحلی به منظور حفظ ساختمان ها از خطر سیل و فرسایش صورت می پذیرد ولی در انتهای آنها فرسایش بسیار شدید است که این یک تأثیر منفی این دیوارها می باشد.
خسارت سیل (Flood damage)
در آمریکا سیلاب دشت ها منطقه مسکونی حدود 10 میلیون خانوار محسوب می شود و به طور متوسط سالانه 150 نفر در اثر سیل کشته می شوند و حدود 6 بیلیون دلار نیز خسارات مالی برجای می گذارد که هرساله رو به افزایش است. شناخت خطرات بالقوه سیل و تمهیدات برای مقابله با آن نیازمند یک اجرای برنامه مدیریت سیلاب دشت می باشد. 5 عامل اصلی خسارت سیل به صورت زیر می باشد:
1- نیروهای هیدرودینامیکی (Hydrodynamic forces)
2- اثر نخاله ها (Debris impact)
3- نیروهای هیدرواستاتیکی (Hydrostatic forces)
4- Soaking
5- رسوب و آلاینده ها (Sediment and contaminants)
نیروهای هیدرودینامیکی (Hydrodynamic forces)
حرکت آب باعث ایجاد نیروی هیدرودینامیکی می شود که به سه صورت زیر به دیوار سازه ها آسیب می رساند:
اثر رو به جلو (Frontal impact)                       اثر مستقیم آب بر سازه
اثر درگ (Drag effect)                      اثر حرکت آب بر کناره های ساختمان
فشار منفی یا گردابه ها (Eddies or negative pressures): اثر گذر آب بر پشت سازه
 
سیل های با سرعت بالاتر نیروی بیشتری به سازه وارد می کنند و باعث فرسایش کناره ها و آبشستگی در کنار فونداسیون سازه ها می شوند.
سیل های با سرعت بیشتر از 5 فوت بر ثانیه، سیل های با سرعت بالا محسوب می شوند و سازه های در مسیر این سیل ها مانند ساختمان ها، جاده ها، پل ها و ... باید به صورت خاص برای این سیل ها طراحی شوند.
 
با اینکه سرعت یکی پارامترهای اندازه گیری پتانسیل خرابی سیل می باشد اما عمق سیلاب پارامتر مؤثرتری می باشد. مطالعات نشان می دهد که سیل عمیق تر با سرعت کمتر خرابی بیشتری از سیل کم عمق با سرعت بیشتر به بار می آورد.
انسان ها نسبت به ساختمان ها آسیب پذیر تر هستند. ماشین ها در عمق 2 فوتی سیل شناور می شوند که همین به دام افتادن انسان در ماشین یکی از عوامل مرگ و میر ناشی از سیل است.
معمولاً قربانیان با در نظر نگرفتن هشدارها خود را در شرایط مخاطره آمیز قرار می دهند.
و....